Mit Fliegenantennen Krebs früh erkennen

T R E F F P U N K T FO R SC H U N G

Chem. Unserer Zeit, 2014, 48, 86 – 89 © 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 89

K R E B S D E T E K T I E R E N

Mit Fliegenantennen Krebs früh erkennenWandelt sich eine Zelle zur Tumorzelle, ändert sich auch ihr Metabolis-mus. Da viele dieser tumorspezifischen Stoffe kleine Moleküle und damit flüchtig sind, wäre ein nichtinvasiver Krebstest mit der Atemluftvorstellbar [1].

im Fluoreszenzbild sichtbar (Abbil-dung 2).

Unter den sieben Testgerüchenaus dem Gasraum waren Proben vonfünf verschiedenen Brustkrebszell -linien und gesunden Zellen zum Ver-gleich. Bei den sechs getesteten Flie-gen feuerten vergleichbare RegionenSignale und lieferten so ein Antwort-profil.

Die Antwort der Cluster unter-schied Proben von Tumorzellen undvon gesunden Zellen. Zusätzlich un-terschieden sich die Intensitäten derSignale schnell und langsam prolife-rierender Zelllinien. Die Antwortpro-file ergaben eine Art Landkarte aufder Antenne: Schon wenige Clustersollten einen Schnelltest ermögli-chen. Weiter untersucht werden soll,ob die Schlüsselrezeptoren von dengroßen basikonischen Sensillen prä-sentiert werden.

Höhere Konzentrationen derflüchtigen Stoffe dürften Gewebe an-stelle von Gewebekulturen abgeben.Der Chemiker Wolfgang Schröder vonder Technischen Universität Hamburg-Harburg betrachtete bei seiner Suchenach Krebsmarkern die chemischenStoffwechselwege in Tumorgewebe[2]. Eine Gruppe von Kandidaten, in-tensiv faulig riechende Stoffe, scheintcharakteristisch zu sein: Werden Hun-de damit geschult, schlagen sie ein-deutig auf Krebsgewebe an. Ein Nach-weis der instabilen Stoffe im Gewebegelang noch nicht. Bestätigten Testsmit Fliegenantennen sie als Marker,ließe sich mit ihnen die spezifischeErkennung von Test arrays erhöhen.

Der große Vorteil der biologi-schen Rezeptoren-Arrays ist ihre ho-he Empfindlichkeit. Die direkte bildli-che Erfassung der Antwort führt zuMustern, in denen sich qualitativ undquantitativ die Metaboliten verschie-

dener Krebszelllinien und gesunder Zellen unterscheiden.Auf lange Sicht ließen sich biologische Sensoren in elek-tronischen Nasen integrieren und in der Früherkennungvon Krebs einsetzen.

Literatur[1] M. Strauch et al., Scientific Reports 2014, doi.: 10.1038/srep03576,

1–9.[2] persönliche Mitteilung.

Sylvia Feil, Burgdorf

www.chiuz.de

Flüchtige organische Stoffe wurdenbisher aus dem Gasraum über Gewe-beproben oder Körperflüssigkeitenund in Atemluft mit einem Gas-Sen-sor-Array untersucht. Bei komplexenGemischen wie der Atemluft sind dieKonzentrationen der Stoffe zum Teiljedoch sehr gering und so in denelektronischen Nasen nicht immerdetektierbar.

Dem überlegen ist die Hunde nase.Geschulte Hunde können aus flüssi-gen Proben eine Vielzahl von Tumo-ren erkennen. Ungewöhnlich an die-ser Chemosensorik ist, dass die Krebs-marker nicht in der natürlichen Um-gebung der Tiere zu erwarten sind, siesie dennoch zweifelsfrei identifizie-ren. Ein Nachteil ist, dass die Analyseindirekt ist: Der Betreuer muss die Reaktion des Hundes deuten.

Insekten spüren ebenfalls sehrgut volatile Stoffe auf. Die Tests desNeurobiologen Giovanni Galizia, Uni-versität Konstanz, und seinen interna-tionalen Partnern mit genmanipulier-ten, fixierten Fruchtfliegen Drosophi-la melanogaster erfordern nur Se-kunden, wobei eine Fliege mehrereStunden lang im Einsatz ist [1].

Auf den Antennen der Fliegen (Abbildung 1) befinden sich Sensillenmit Rezeptorneuronen, die einen von50 genetisch festgelegten olfaktori-schen Rezeptoren repräsentieren. Be-setzt ein Geruchsstoff die Rezeptoren,strömen Cal cium-Ionen in die Zelleein und das Neuron leitet ein Signalins Gehirn.

Die untersuchte Fliegenlinie exprimierte das Reporter-ProteinGCaMP in allen Zellen, die den Co-Rezeptor Orco enthalten. Dieser rea-giert auf das bei der neuronalen Ant-wort einströmende Calcium, indemer bei 530 nm stärker fluoresziert.Dieses wird beim Calcium-Imaging

Abb. 1 Das olfaktorische System der Fliege. Untersucht wur-den peripherer Unterkiefertaster und Antennen. Die olfakto-rischen Rezeptorneuronen werden morphologisch verschiede-nen Sensillen zugeordnet.

~250 µm

Morphologische Kategorien der Sensillen:

große basikonische kleine basikonischetrichoidecoeloconische

Pilzkörper

Antennallobus

Antenne

Projektions- neurone

Maxillarpalpen

Olfaktorische Rezeptor- neurone

Abb. 2 Aktivitätsmuster auf der Antenne als Duftantwort aufgesunde Zellen (links) und Krebszellen (rechts).

Fluoreszensänderung [%]0 8.5 19